Читать книгу Пособие по неорганической химии - - Страница 18

Классификация химических реакций

Сущность химических реакций состоит в превращении одних веществ в другие.

I. По признаку соотношения числа исходных веществ и продуктов химические реакции можно разделить на реакции разложения, соединения, замещения и обмена.

1. Реакциями разложения называются такие реакции, в которых из одного вещества получаются два или более веществ – например, разложение нитрата калия:

2 KNO₃ = 2KNO₂ + O₂

или карбоната кальция:

СаСО₃ = СаО + СО₂

2. Реакциями соединения называются такие реакции, в результате которых из двух или более веществ образуется новое вещество:

СаО + СО₂ = СаСО₃

2Cu + O₂ = 2CuO

2 Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Fe + S = FeS

3. Реакциями замещения называются реакции, протекающие между простыми и сложными веществами, при которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе:

Fe⁰ + CuCl₂ = Cu⁰ + Fe⁺Cl₂;

2KJ + C1₂ = 2KC1 + J₂.

4. Реакции обмена – это реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями, образуя два новых вещества. При этом степень окисления элементов сохраняется:

Al₂(SO₄)₃ + 3BaCl₂ = 2AlCl₃ + 3BaSO₄ ↓;

FeSO₄ + BaC1₂ = BaSO₄↓ + FeC1₂;

AlC1₃ + 3AgNO₃ = 3AgC1↓ + Al(NO₃)₃

II. По признаку изменения степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реакции делятся на протекающие без изменения степени окисления атомов и с изменением степеней окисления – окислительно-восстановительные.

Реакции, протекающие без изменения степени окисления.

Пример:

В первой химической реакции степень окисления кальция, углерода и кислорода остались неизменными. Во второй – степень окисления меди не меняется.

Реакции окислительно-восстановительные – это реакции, при которых происходит обмен электронами между реагирующими компонентами (атомами, ионами, молекулами), в результате чего происходит изменение степеней окисления атомов. Процессы окисления и восстановления взаимосвязаны – не бывает окисления без восстановления.

Пример:

Здесь железо – восстановитель, который окисляется, а хлор – окислитель, который восстанавливается.

III. По признаку поглощения или выделения тепловой энергии в ходе химических превращений реакции делятся на экзотермические и эндотермические. Такие реакции характеризуются тепловым эффектом.

Тепловым эффектом называется количество теплоты, которое выделяется или поглощается в химической реакции. Тепловой эффект химических реакций обозначается буквой латинского алфавита Q и изменяется в кДж.

1. Экзотермические реакции – это реакции, протекающие с выделением теплоты или с положительным тепловым эффектом. К экзотермическим реакциям относятся большинство реакций соединения, горения, обмена и некоторые реакции разложения.

Пример:

С + О₂ = СО₂ + 402кДж;

СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О + 892 кДж.

2. Эндотермичекские реакции – это реакции, протекающие с поглощением₁ теплоты из окружающей среды. Иначе эти реакции можно назвать реакциями с отрицательным тепловым эффектом.

Пример:

N₂ + O₂ = 2NO – 180,8 кДж.

Образование оксида азота (II) из азота и кислорода протекает с поглощением тепла и поэтому осуществимо только при высокой температуре.

IV. По признаку изменения направления протекания реакции делятся на обратимые и необратимые.

Обратимые химические реакции одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях, при этом знак равенства в уравнениях заменяется двумя стрелками, направленными в противоположные стороны.

Пример:

1. Образование аммиака из водорода и кислорода

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃ + 92,4 кДж

2. Образование серной кислоты

SO₂ + H₂O ⇄ H₂SO₄

Необратимые реакции протекают до полного превращения реагирующих веществ в продукты реакции.

Пример:

BaCl₂ + H₂SO₄ = 2HCl + BaSO₄ ↓

AgNO₃ +HCl = HNO₃ + AgCl ↓

V. По наличию фаз в реакционной зоне реакции подразделяются на гомогенные и гетерогенные.

Фазой называется однородная по составу и свойствам часть системы, отделенная от других фаз границей раздела.

Гомогенные (гомо – одинаковый) – это реакции, где вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии (жидком или газообразном).

Пример:

CH_4(газ) + Cl_2(газ)